CN108716582B - 管道局部塌陷修复装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管道局部塌陷修复装置及方法，该管道局部塌陷修复装置包括胀头、衬管、牵引机构以及驱动机构，所述牵引机构连接在所述胀头的第一端，所述衬管位于所述胀头的第二端，所述牵引机构用于牵引所述胀头移动并旋转，所述胀头的直径从第二端向第一端渐缩，所述驱动机构用于驱动所述衬管与所述胀头同步移动。本发明在对待修复管道的局部塌陷处进行修复时，不需要对地面进行开挖，不会对地面交通造成堵塞，也无需对局部塌陷管道进行整体置换就可完成对局部塌陷管道的修复，不仅缩短了施工周期，而且降低了修复成本，具有施工周期短和修复成本低的优点。

Description

管道局部塌陷修复装置及方法

技术领域

本发明涉及管道施工技术领域，尤其涉及一种管道局部塌陷修复装置及方法。

背景技术

随着我国管道老龄化现象日趋明显，管道塌陷问题越来越突出，尤其管道局部出现塌陷易导致整段管道甚至整片上游管网排水不畅，严重限制了管网正常排水功能，如若不及时有效的解决，则会导致污水外溢而引起污染环境或路面塌陷等事故的发生。目前，行业内处理管道局部塌陷问题一般采用局部开挖的方式，但此方式对环境和路面交通情况的影响较大，并且施工周期长，修复成本高。随着非开挖技术的发展，近些年来针对部分管道局部塌陷缺陷采用胀插置换工艺进行修复处理，此工艺虽避免了地面开挖造成的影响，但由于需将局部塌陷管道进行整体置换，造成材料的浪费，增加了修复成本，并且还存在施工周期长以及各衬管连接不便等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种管道局部塌陷修复装置及方法，旨在解决现有技术中修复管道局部塌陷的方式存在的施工周期长以及修复成本高的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种管道局部塌陷修复装置，该管道局部塌陷修复装置包括胀头、衬管、牵引机构以及驱动机构，所述牵引机构连接在所述胀头的第一端，所述衬管位于所述胀头的第二端，所述牵引机构用于牵引所述胀头移动并旋转，所述胀头的直径从第二端向第一端渐缩，所述驱动机构用于驱动所述衬管与所述胀头同步移动。

优选地，所述胀头设置有延伸部，所述延伸部自所述胀头的第二端上伸出，所述衬管搭接于所述延伸部。

优选地，所述延伸部与所述胀头的第二端之间形成有第一台阶，所述衬管套设于所述延伸部并抵接于所述第一台阶。

优选地，所述驱动机构包括顶推件、伸缩杆以及驱动组件，所述伸缩杆的第一端与所述顶推件连接，所述伸缩杆的第二端与所述驱动组件连接；所述衬管的第一端搭接于所述延伸部，所述衬管的第二端搭接于所述顶推件。

优选地，所述顶推件包括至少两根顶推杆，至少两根所述顶推杆交叉连接，所述顶推杆的两端均设置有搭接块，所述搭接块与对应的所述顶推杆的端部形成有第二台阶，所述衬管的第二端套设于所述搭接块并抵接于所述第二台阶。

优选地，所述顶推件设置有第一连接杆，所述第一连接杆的一端与至少两根所述顶推杆的交叉处连接，所述第一连接杆的另一端与所述伸缩杆的第一端连接。

优选地，所述胀头的第一端设置有第二连接杆，所述牵引机构包括牵引组件和与所述牵引组件连接的牵引杆，所述牵引杆与所述第二连接杆连接。

本发明还提出一种管道局部塌陷修复方法，该管道局部塌陷修复方法包括上述的管道局部塌陷修复装置，包括以下步骤：

步骤一，将所述胀头和所述衬管置于待修复管道的第一端；

步骤二，所述牵引机构牵引所述胀头进入待修复管道内，并在牵引所述胀头旋转的同时牵引所述胀头向待修复管道的第二端移动，所述驱动机构驱动所述衬管与所述胀头同步移动；

步骤三，所述胀头在移动至待修复管道的局部塌陷处时，对待修复的局部塌陷处进行挤压破碎，以使待修复管道的局部塌陷处被恢复至原位，所述衬管同步移动至待修复管道的原局部塌陷处，所述衬管紧贴于待修复管道的原局部塌陷处；

步骤四，所述驱动机构停止驱动所述衬管，将所述衬管留在待修复管道的原局部塌陷处，所述牵引机构继续牵引所述胀头向待修复管道的第二端移动，直至移出待修复管道。

本发明还提出另一种管道局部塌陷修复装置，该管道局部塌陷修复装置包括胀头、衬管以及牵引机构，所述胀头的第一端与所述牵引机构连接，所述胀头的第二端与所述衬管螺纹连接，所述牵引机构用于牵引所述胀头及所述衬管移动并旋转，所述胀头的直径从第二端向第一端渐缩；所述管道局部塌陷修复装置还包括伸缩杆以及与所述伸缩杆连接的驱动组件，所述伸缩杆的自由端连接有气囊，所述驱动组件用于驱动所述伸缩杆以带动所述气囊与所述胀头及所述衬管同步移动，所述管道局部塌陷修复装置还包括用于对所述气囊充气或吸气的充吸气机构。

本发明还提出一种管道局部塌陷修复方法，该管道局部塌陷修复方法包括上述的另一种管道局部塌陷修复装置，包括以下步骤：

步骤一，将所述胀头和所述衬管置于待修复管道的第一端，所述胀头与所述衬管旋紧；

步骤二，所述牵引机构牵引所述胀头及所述衬管进入待修复管道内，并在牵引所述胀头及所述衬管旋转的同时牵引所述胀头及所述衬管向待修复管道的第二端移动，所述胀头及所述衬管的旋转方向和所述胀头与所述衬管旋紧的方向一致，所述驱动组件驱动所述伸缩杆伸长以带动所述气囊与所述胀头及所述衬管同步移动；

步骤三，所述胀头在移动至待修复管道的局部塌陷处时，对待修复的局部塌陷处进行挤压破碎，以使所述待修复管道的局部塌陷处被恢复至原位，所述衬管同步移动至待修复管道的原局部塌陷处；

步骤四，所述充吸气机构对所述气囊进行充气，所述气囊充气后紧贴于所述衬管的内壁及待修复管道的内壁；

步骤五，所述牵引机构牵引所述胀头反向旋转，所述衬管与所述胀头脱离，将所述衬管留在待修复管道的原局部塌陷处，所述牵引机构牵引所述胀头向待修复管道的第二端移动，直至移出待修复管道，所述充吸气机构对所述气囊进行吸气，所述气囊内的空气被吸后收缩，所述驱动组件驱动所述伸缩杆缩短以带动所述气囊返回待修复管道的第一端。

在本发明的技术方案中，管道局部塌陷修复装置及方法在对待修复管道的局部塌陷处进行修复时，不需要对地面进行开挖，不会对地面交通造成堵塞，也无需对局部塌陷管道进行整体置换就可完成对局部塌陷管道的修复，不仅缩短了施工周期，而且降低了修复成本，具有施工周期短和修复成本低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图展示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例一中胀头对待修复管道的局部塌陷处进行挤压破碎前的结构示意图；

图2为本发明实施例一中胀头对待修复管道的局部塌陷处被恢复至原位后的结构示意图；

图3为本发明实施例一中胀头的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例一中顶推件的侧视结构示意图；

图5为本发明实施例一中顶推件的主视结构示意图；

图6为本发明实施例一中顶推件、衬管及胀头搭接时的侧视结构示意图；

图7为本发明另一实施例中顶推件的主视结构示意图；

图8为本发明另一实施例中胀头的侧视结构示意图；

图9为本发明实施例二中胀头的侧视结构示意图。

附图标号说明：

100、管道局部塌陷修复装置；1、胀头；11、延伸部；12、第二连接杆；13、加强筋；2、衬管；3、顶推件；31、顶推杆；32、搭接块；33、第一连接杆；4、伸缩杆；5、驱动组件；6、牵引杆；7、牵引组件；10、第一台阶；20、第二台阶；200、待修复管道；201、局部塌陷处；202、原局部塌陷处。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1至图6所示，本实施例管道局部塌陷修复装置100包括胀头1、衬管2、牵引机构以及驱动机构，牵引机构连接在胀头1的第一端，衬管2位于胀头1的第二端，牵引机构用于牵引胀头1移动并旋转，胀头1的直径从第二端向第一端渐缩，驱动机构用于驱动衬管2与胀头1同步移动。

可以理解地，本实施例的胀头1呈圆锥形胀头，胀头1的第一端的直径较小，胀头1的第二端的直径较大。如图1所示，胀头1的第一端为胀头1的右端，胀头1的第二端为胀头1的左端，牵引机构位于胀头1的右方，驱动机构位于胀头1的左方。牵引机构从胀头1的第一端牵引胀头1向右移动并旋转，在胀头1移动及旋转的过程中，可将待修复管道200的局部塌陷处201进行挤压破碎，以使待修复管道200的局部塌陷处201破碎后被恢复至原位，即，待修复管道200的局部塌陷处201不再塌陷。

本实施例管道局部塌陷修复装置100在使用时，通过以下方法步骤实现：

步骤一，将胀头1和衬管2置于待修复管道200的左端；

步骤二，由牵引机构牵引胀头1进入待修复管道200内，并在牵引胀头1旋转的同时牵引胀头1向右移动，驱动机构驱动衬管2与胀头1同步向右移动；

步骤三，当胀头1在移动至待修复管道200的局部塌陷处201时，对待修复的局部塌陷处201进行挤压破碎，以使待修复管道200的局部塌陷处201被恢复至原位，衬管2同步移动至待修复管道200的原局部塌陷处202，衬管2紧贴于待修复管道200的原局部塌陷处202，防止待修复管道200的原局部塌陷处202的土体涌入管道内；

步骤四，驱动机构停止驱动衬管2，衬管2不再向右移动，从而将衬管2留在待修复管道200的原局部塌陷处202，而牵引机构继续牵引胀头1向右移动，直至移出待修复管道200，完成对待修复管道200的局部塌陷缺陷的修复。

本实施例管道局部塌陷修复装置100在对待修复管道200的局部塌陷处201进行修复时，不需要对地面进行开挖，不会对地面交通造成堵塞，也无需对局部塌陷管道进行整体置换就可完成对局部塌陷管道的修复，不仅缩短了施工周期，而且降低了修复成本，具有施工周期短和修复成本低的优点，还具有易于制作和便于操作的优点。

具体地，如图3和图6所示，胀头1设置有延伸部11，延伸部11自胀头1的第二端上伸出，即延伸部11自胀头1的第二端向远离胀头1的第二端的方向延伸，也即，延伸部11自胀头1的左端向左延伸，衬管2搭接于延伸部11。进一步地，延伸部11与胀头1的第二端之间形成有第一台阶10，衬管2套设于延伸部11并抵接于第一台阶10，衬管2与胀头1搭接的同时不会相互干涉。

胀头1在旋转并向右移动的同时，衬管2紧随着胀头1向右并同速移动，在胀头1对待修复管道200的局部塌陷处201进行挤压破碎时，衬管2始终抵接第一台阶10，能有效防止防土体涌入管道内，提高修复效果。在待修复管道200的局部塌陷处201被恢复至原位后，胀头1则在牵引机构的牵引下继续向右移动，进而使衬管2脱离胀头1，衬管2则留在修复管道的原局部塌陷处202，不会随着胀头1移动，具有设计合理巧妙的优点。

如图3和图6所示，本实施例胀头1的延伸部11可以根据实际需要设置成筒状，如图8所示，在另一实施例中，胀头1的延伸部11也可以设置成空心半球状等。本实施例胀头1的外表面优选为弧形表面，便于在移动的同时旋转以对待修复管道200的局部塌陷处201进行挤压破碎。胀头1呈空心设置，对胀头1的壁厚作加厚处理，使得胀头1具有足够的强度，优选地，根据胀头1的实际使用情况可在胀头1的外表面设置加强筋13，利于胀头1对待修复的局部塌陷处201进行挤压破碎。

如图1、图2以及图4至图6所示，本实施例中，驱动机构包括顶推件3、伸缩杆4以及驱动组件5，伸缩杆4的第一端与顶推件3连接，伸缩杆4的第二端与驱动组件5连接；衬管2的第一端搭接于延伸部11，衬管2的第二端搭接于顶推件3。本实施例的驱动组件5可采用现有技术中的驱动气缸或者可以驱动伸缩杆4伸缩运动驱动设备。进一步地，顶推件3包括至少两根顶推杆31，至少两根顶推杆31交叉连接，顶推杆31的两端均设置有搭接块32，搭接块32与对应的顶推杆31的端部形成有第二台阶20，衬管2的第二端套设于搭接块32并抵接于第二台阶20，衬管2与顶推杆31搭接的同时不会相互干涉。

在胀头1旋转并向右移动的过程中，驱动组件5通过驱动伸缩杆4伸长以带动顶推件3向右移动，顶推杆31向右移动的过程中，推动衬管2向右移动。在待修复管道200的局部塌陷处201被恢复至原位后，胀头1在牵引机构的牵引下继续向右移动时，驱动组件5则驱动伸缩杆4缩短，进而带动顶推杆31与衬管2脱离并原路返回，将衬管2留在修复管道的原局部塌陷处202，不会随着顶推杆31移动，具有设计合理巧妙的优点。

具体地，本实施例的顶推件3设置有第一连接杆33，第一连接杆33的一端与至少两根顶推杆31的交叉处连接，第一连接杆33的另一端与伸缩杆4的第一端连接，结构简单，方便连接。如图5所示，在一实施例中，顶推杆31的数量为两根，两根顶推杆31呈“十”字形交叉布置，两个顶推杆31上共设置有四个搭接块32，四个搭接块32分别作用于衬管2左端的四个位置，方便衬管2搭接，并使顶推件3通过顶推杆31从四个方向对衬管2施加推动力，便于衬管2向右移动，且衬管2上受力较为均匀。如图7所示，在另一实施例中，顶推杆31的数量四根，四根顶推杆31呈“米”字形交叉布置，四个顶推杆31上共设置有八个搭接块32，八个搭接块32分别作用于衬管2左端的八个位置，方便衬管2搭接，并使顶推件3通过顶推杆31从八个方向对衬管2施加推动力，便于衬管2向右移动，且衬管2上受力更为均匀。

本实施例中，胀头1的第一端设置有第二连接杆12，牵引机构包括牵引组件7和与牵引组件7连接的牵引杆6，牵引杆6与第二连接杆12连接，结构简单，方便连接。本实施例的牵引组件7可采用现有技术中的类似于定向钻的小型设备。在工作前，可先将胀头1置于待修复管道200的左端，牵引杆6从待修复管道200的右端伸入并伸至待修复管道200的左端，再通过第二连接杆12与胀头1的第一端连接，以牵引胀头1向右移动。

实施例二

本实施例管道局部塌陷修复装置100包括胀头1、衬管2以及牵引机构，胀头1的第一端与牵引机构连接，胀头1的第二端与衬管2螺纹连接，牵引机构用于牵引胀头1及衬管2移动并旋转，胀头1的直径从第二端向第一端渐缩；管道局部塌陷修复装置100还包括伸缩杆4以及与伸缩杆4连接的驱动组件5，伸缩杆4的自由端连接有气囊(图未示)，驱动组件5用于驱动伸缩杆4以带动气囊与胀头1及衬管2同步移动，管道局部塌陷修复装置100还包括用于对气囊充气或吸气的充吸气机构(图未示)。

需要说明的是，实施例二与实施例一相比，实施例二中不包含顶推件3，但包括气囊与充吸气机构，并且胀头1的第二端并不与衬管2搭接，如图9所示，实施例二中胀头1的延伸部11设置有螺纹，衬管2与胀头1通过螺纹连接，其余结构均与实施例一中的结构相同。本实施例的充吸气机构可采用现有技术中能对气囊进行充气或吸气的充吸气设备。

本实施例管道局部塌陷修复装置100在使用时，通过以下方法步骤实现：

步骤一，将胀头1和衬管2置于待修复管道200的左端，胀头1与衬管2旋紧；

步骤二，由牵引机构牵引胀头1及衬管2进入待修复管道200内，并在牵引胀头1及衬管2旋转的同时牵引胀头1及衬管2向右移动，胀头1及衬管2的旋转方向和胀头1与衬管2旋紧的方向一致，比如，胀头1与衬管2旋紧时需要顺时针旋转胀头1，那么，在胀头1及衬管2向右移动时同时顺时针旋转，防止胀头1与衬管2松脱；在胀头1及衬管2向右移动的同时，驱动组件5驱动伸缩杆4伸长，带动气囊与胀头1及衬管2同步向右移动；

步骤三，当胀头1在移动至待修复管道200的局部塌陷处201时，对待修复的局部塌陷处201进行挤压破碎，以使待修复管道200的局部塌陷处201被恢复至原位，修复完成后，衬管2同步移动至待修复管道200的原局部塌陷处202，衬管2紧贴于待修复管道200的原局部塌陷处202，防止待修复管道200的原局部塌陷处202的土体涌入管道内；

步骤四，充吸气机构对气囊进行充气，气囊充气后，气囊的一部分紧贴于衬管2的内壁，同时，气囊的另一部分紧贴于待修复管道200内壁，从而增加衬管2与待修复管道200的摩擦阻力，衬管2被固定，进而保证在胀头1反向旋转时，衬管2不随着旋转；

步骤五，牵引机构牵引胀头1反向旋转，即牵引机构牵引胀头1逆时针旋转，此时衬管2保持不动，胀头1逆时针旋转后与衬管2脱离连接，衬管2则留在待修复管道200的原局部塌陷处202，在胀头1与衬管2脱离连接后，牵引机构牵引胀头1继续向右移动，直至移出待修复管道200，同时，充吸气机构对气囊进行吸气，气囊内的空气被吸后收缩，随后驱动组件5驱动伸缩杆4缩短，带动气囊返回待修复管道200的第二端，即带动气囊向左移动至待修复管道200的第二端，进而移出待修复管道200，完成对待修复管道200的局部塌陷缺陷的修复。

本实施例管道局部塌陷修复装置100在对待修复管道200的局部塌陷处201进行修复时，不需要对地面进行开挖，不会对地面交通造成堵塞，也无需对局部塌陷管道进行整体置换就可完成对局部塌陷管道的修复，不仅缩短了施工周期，而且降低了修复成本，具有施工周期短和修复成本低的优点，还具有易于制作和便于操作的优点。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种管道局部塌陷修复方法，其特征在于，管道局部塌陷修复装置包括胀头、衬管以及牵引机构，所述胀头的第一端与所述牵引机构连接，所述胀头的第二端与所述衬管螺纹连接，所述牵引机构用于牵引所述胀头及所述衬管移动并旋转，所述胀头的直径从第二端向第一端渐缩；所述管道局部塌陷修复装置还包括伸缩杆以及与所述伸缩杆连接的驱动组件，所述伸缩杆的自由端连接有气囊，所述驱动组件用于驱动所述伸缩杆以带动所述气囊与所述胀头及所述衬管同步移动，所述管道局部塌陷修复装置还包括用于对所述气囊充气或吸气的充吸气机构；

管道局部塌陷修复方法包括以下步骤：

步骤一，将所述胀头和所述衬管置于待修复管道的第一端，所述胀头与所述衬管旋紧；

步骤二，所述牵引机构牵引所述胀头及所述衬管进入待修复管道内，并在牵引所述胀头及所述衬管旋转的同时牵引所述胀头及所述衬管向待修复管道的第二端移动，所述胀头及所述衬管的旋转方向和所述胀头与所述衬管旋紧的方向一致，所述驱动组件驱动所述伸缩杆伸长以带动所述气囊与所述胀头及所述衬管同步移动；

步骤三，所述胀头在移动至待修复管道的局部塌陷处时，对待修复的局部塌陷处进行挤压破碎，以使待修复管道的局部塌陷处被恢复至原位，所述衬管同步移动至待修复管道的原局部塌陷处；

步骤四，所述充吸气机构对所述气囊进行充气，所述气囊充气后紧贴于所述衬管的内壁及待修复管道的内壁；

步骤五，所述牵引机构牵引所述胀头反向旋转，所述衬管与所述胀头脱离，将所述衬管留在待修复管道的原局部塌陷处，所述牵引机构牵引所述胀头向待修复管道的第二端移动，直至移出待修复管道，所述充吸气机构对所述气囊进行吸气，所述气囊内的空气被吸后收缩，所述驱动组件驱动所述伸缩杆缩短以带动所述气囊返回待修复管道的第一端。